[實用新型]一種太陽能斯特林發電教學實驗儀

有效

• 申請號: 201420598806.0
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN204152738U
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 陳凱;韓百萍;王偉;姚嵐
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: F03G6/06
• 分類號: F03G6/06;F02G1/043;G05D3/12;G09B23/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本實用新型涉及太陽能發電系統的實驗裝置，尤其涉及一種太陽能斯特林發電教學實驗儀。?

背景技術

斯特林發動機屬于外燃機的一種，利用可壓縮流體當作工作流體，例如空氣、氮氣、氦氣、氫氣等。其循環過程不像內燃機需要經過爆炸，因此具有低噪音的特性，且適用各種形式的熱源，例如太陽熱能、地熱、生質能或核能等熱源。第一臺發動機是由蘇格蘭的Robert?Stirling于1816年制造，利用氣體熱漲冷縮的特性驅動，其中包含等溫膨脹、等容放熱再生、等溫壓縮與等容吸熱再生四個過程，由于循環過程中包含再生過程，因此其理論熱效率等同于卡諾效率。?

斯特林熱機是一種外燃或外部加熱式閉式循環活塞式發動機，也稱為熱氣機，其熱力循環為斯特林循環。各種燃料燃燒裝置、太陽能、原子能、蓄熱裝置以及化學反應生成熱裝置等均可以成為其外部加熱熱源。如圖1所示，目前常用的典型的碟式斯特林太陽能熱發電系統主要由碟式聚光鏡、太陽光接收器、?斯特林熱機和發電機組成。其中接收器、斯特林熱機與發電設備組成的整體通常稱為能量轉換單元。裝置中設計有轉向機構，通過調節聚光碟的仰角及水平角度跟蹤太陽，保證聚光鏡正對太陽獲得最多的太陽能。運行時太陽光經過碟式聚光鏡聚焦后進入太陽光接收器，在太陽光接收器內轉化為熱能，并成為斯特林熱機的熱源推動斯特林熱機運轉，再由斯特林熱機帶動發電機發電。?

但是由于碟式聚光鏡必須采用金屬反光鏡，且面積較大，導致加工制作難度較大。大面積的碟式聚光鏡的重量要求追日轉向系統必須采用更大的支架和更高功率的驅動電機，不僅增加了成本，也使基于斯特林熱機的太陽能發電系統的機動性大大降低，阻礙了太陽能斯特林發電系統的應用和推廣。?

實用新型內容

本實用新型需要解決的上述問題是針對上述現有技術制作難度較大，成本投入大，機動性大大降低的不足，而提供一種提供結構簡單、價格相對低廉、功能完備的太陽能斯特林發電教學實驗儀。?

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：?

一種太陽能斯特林發電教學實驗儀，包括菲涅耳透鏡，所述的菲涅耳透鏡固定在俯仰角框架的頂端，所述的斯特林熱機固定在俯仰角框架的底端，所述的俯仰角框架通過兩側的第一轉軸和第二轉軸與方位角框架活動連接，第一減速電機通過第一傳動裝置使俯仰角框架以第一轉軸和第二轉軸為軸進行旋轉運動；方位角框架的底端通過第三轉軸與底座活動連接，第二減速電機通過第二傳動裝置使方位角框架以第三轉軸為軸進行旋轉運動；所述的第一減速電機由設置在菲涅耳透鏡上端面上的第一太陽能跟蹤控制器控制；所述的第二減速電機由設置在菲涅耳透鏡邊緣的第二太陽能跟蹤控制器控制；

?所述的斯特林熱機包括熱缸和冷缸，所述的熱缸與第一熱電偶溫度傳感器相連，所述的冷缸與第二熱電偶溫度傳感器相連，所述的熱缸和冷缸的中間連接處安裝有微型壓力傳感器，所述的壓力傳感器與示波器相連接，所述的斯特林熱機的飛輪上安裝有增量編碼器，所述的飛輪通過皮帶與發電機傳動，所述的發電機與負載相連；

所述的第一熱電偶溫度傳感器，用于檢測熱缸內的溫度；

所述的第二熱電偶溫度傳感器，用于檢測冷缸內的溫度；

微型壓力傳感器，用于檢測斯特林熱機內工質的壓力變化，并將壓力數值轉變為標準模擬信號，輸出到示波器上；

所述的增量編碼器，用于測定飛輪轉速及旋轉角度，并通過計算得出某一時刻斯特林熱機中工質的體積。

所述的俯仰角框架為矩形框架。?

所述的方位角框架為U型框架。?

所述的俯仰角框架為三角形框架。?

所述的方位角框架為V型框架。?

所述的第一太陽能跟蹤控制器設置在菲涅耳透鏡上端面的中間位置。?

所述的斯特林熱機設置在菲涅耳透鏡的軸心方向上。?

所述的第一傳動裝置為設置在第一轉軸或第二轉軸一側的第一同步輪，所述的第一同步輪通過皮帶與第一減速電機連接。?

所述的第二傳動裝置為設置在第三轉軸上的第二同步輪，所述的第二同步輪通過皮帶與第二減速電機連接。?

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：?

1、用菲涅耳透鏡代替傳統的凹面反射碟式聚光鏡匯聚太陽光，菲涅耳透鏡由有機玻璃制成，重量較輕且價格低廉，所以其支架結構簡單，投入成本低，此外，較小的面積即可獲得較高的溫度，可進一步節約成本。

2、采用兩套太陽能自動跟蹤控制器分別控制整個裝置的俯仰角和方位角，實現自動追蹤陽光的效果，能夠獲得最大的太陽能。?